Cлайд 1
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №9 им. К.К Рокоссовского» Творческий проект по физике на тему «Сотовая связь» Проект выполнил: Лебедев Антон, уч-ся 9А класса Руководитель проекта: Овчаров Виктор Иванович, учитель физики г. Железногорск 2012 годCлайд 2
Цель работы: собрать информацию из различных источников, чтобы узнать историю развития сотовой связи, принцип работы телефонов, причины воздействия сотовой связи на организм человека. Задачи: 1. Изучить историю открытия электромагнитных волн, стандарты поколений сотовой связи. 2. Назначение базовых станций, устройство и принцип работы телефона в сотовой сети. 3. Вредное воздействие на организм человека и нормы излучения сотового телефона. 4. Разработать рекомендации по использованию сотовых телефонов. 5. Анкетирование обучающихся школы.
Cлайд 3
Cлайд 4
Cлайд 5
Cлайд 6
В июле 1947 года сотрудники Bell Laboratories У. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттайн изобрели транзистор. Идея Д. Ринга - Базовые станции своими зонами покрытия образуют соты, размер которых определяется территориальной плотностью абонентов сети. Частотные каналы, используемые для работы одной из базовых станций сети, могут использоваться другими базовыми станциями этой сети.
Cлайд 7
Мартин Купер Взяв Motorola Dina-TAC в руки, Мартин Купер вышел на улицу и совершил первый в мире звонок по сотовому телефону.
Cлайд 8
Сотовая связь первого поколения(1G). Стандарт CDMA, TDMA, iDEN, PDS, PHS Данные в таких сетях могли передаваться лишь на низких скоростях до 2,4 кбит/сек, а спектр ограничен сверху частотой 900 МГц.
Cлайд 9
Сотовая связь второго поколения(2G). Стандарт GSM Главное отличие систем второго поколения заключается в том, что они "цифровые", т.е. голос передается в цифровом виде.
Cлайд 10
Сотовая связь третьего поколения(3G). Системы работают на следующих скоростях передачи данных: для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) - не менее 144 кбит/с, для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) - 384 кбит/с, для неподвижных объектов на коротких расстояниях - 2,048 Мбит/с.
Cлайд 11
Базовые станции. Базовая станция (применительно к сотовой связи) - комплекс радиопередающей аппаратуры (ретрансляторы, приёмо-передатчики), осуществляющий связь с конечным абонентским устройством - сотовым телефоном.
Cлайд 12
Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS).
Cлайд 13
1. Кнопка графического манипулятора 2. Кнопка приема звонка 3. Телефонная книга 4. Клавиатура 5. Антенна 6. Звуковой динамик 7. ЖКИ дисплей 8. Клавиша включения-выключения и сброса звонка 9. Клавиша отмены 10. Микрофон (расположен снизу) Внешний вид мобильного телефона
Cлайд 14
Cлайд 15
Cлайд 16
Cлайд 17
Cлайд 18
Сотовый телефон отличается тем, что он, наносит нашему организму "тройной удар". Здесь имеется ввиду три источника излучения СВЧ полей, находящихся в одном аппарате и генерирующих различные ЭМП, в различных режимах его работы. 1. Первым из них является антенна сотового телефона, излучающая ЭМП, мощность которого определяется единицами ватт. 2. Это излучение осуществляется в режиме передачи, причем, значительная часть ЭМИ, частично ослабляясь черепной коробкой, проникает в наш мозг. В режиме ожидания сотовый телефон подобен другим электронным приборам и излучает слабые поля нетепловой интенсивности, которые, накапливаясь в организме, могут привести к негативным последствиям. 3. В режиме приема, СВЧ излучения через слуховой проход проникают непосредственно в мозг.
Cлайд 19
В результате многочисленных исследований в области биологического действия электромагнитных излучений, было установлено: 1. что они обладают свойством со временем накапливаться в организме человека, нарушая при этом его биоэнергетическое равновесие и, в первую очередь, структуру т.н. энергоинформационного обмена (ЭНИО), обеспечивающую нормальное функционирование информационно-обменных процессов между всеми органами и системами, на всех уровнях организации человеческого организма, включая также таковые между организмом и внешней средой. 2. Наиболее чувствительными системами человеческого организма являются: нервная, иммунная, эндокринная и репродуктивная (половая). 3.Биологический эффект ЭМП в условиях длительного, многолетнего воздействия, может привести к развитию отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания и др. 4. Особую опасность ЭМП представляют для детей и беременных женщин, так как еще не сформировавшийся детский организм обладает повышенной чувствительностью к воздействию таких полей. 5. Весьма чувствительными к действию ЭМП являются также люди с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергики и люди с ослабленным иммунитетом.
Cлайд 20
Cлайд 21
Cлайд 22
Cлайд 23
Дети тормозят... Алан Прис, глава отделения биофизики Бристольского онкологического центра, на полчаса дал телефоны ребятам 10 - 11 лет. У половины они работали в режиме разговора, у других были отключены. А потом ученый провел нейрофизиологические тесты. У тех, кому достались включенные мобильники, все реакции оказались замедленными. Другой эксперимент показал, что даже после двухминутной беседы у подростков 11 - 13 лет меняется биоэлектрическая активность мозга. В норму она приходит лишь через два часа. Что это значит? У ребенка меняется настроение, он хуже воспринимает материал на уроке, если во время переменки болтал по сотовому.
Cлайд 24
...а у взрослых закипает кровь Венгерский биолог Турочи попросил 76 добровольцев сделать два звонка, по 7, 5 минуты каждый. Организм задрожал всеми фибрами: изменились биотоки мозга, замедлилось мозговое кровообращение, упало артериальное давление. Врачи зафиксировали у испытуемых беспокойство и стресс. А российский профессор Игорь Беляев, работающий в Стокгольмском университете, включал телефон рядом с пробирками с человеческой кровью. Через час кровь в нескольких из них «закипела»! «Нет, она не нагревалась, - объясняет исследователь. - Но клетки крови, лимфоциты, вели себя, как если бы у человека был очень сильный жар - 44 градуса». Эффект «теплового шока» сохранялся 72 часа.
Cлайд 25
Эмбрионы умирают... В Московском институте биофизики профессор Юрий Григорьев сделал два инкубатора. В каждый положил по 63 куриных яйца. Над одним «птичьим домиком» на высоте 10 см подвесили мобильник стандарта GSM. Телефон работал в таком режиме: 1, 5 минуты включен, полминуты выключен. Нарушения эмбрионального развития начались на третий день. Вылупились лишь 16 птичек, которые «слушали» телефон! Но и они оказались нежизнеспособны. Для сравнения: в инкубаторе, где яйца не донимали звонками, без проблем появился на свет 51 птенец. ученые из МГУ обнаружили, что от мобильника чахнут дрожжевые грибки и уксуснокислые бактерии. А это значит, что аппарат на поясе или в кармане - рядом с кишечником - может испортить жизнь кому-нибудь из 500 обитающих там микроорганизмов! А уж они отомстят беспечному хозяину.
Cлайд 26
SAR - Specific Absorbtion Rate - единица измерения, показывающая максимальную удельную мощность, поглощаемую человеческим телом (Вт/кг) при обычном разговоре по сотовому телефону. Максимальный безопасный уровень – 2,0, большинство современных телефонов имеет SAR от 0,5 до 1,0.
Cлайд 27
Анкета В каком возрасте ты начал пользоваться сотовым телефоном? Сколько времени в день ты разговариваешь по сотовому телефону? Какая модель телефона у тебя сейчас? Где ты обычно хранишь сотовый телефон? Где находится твой сотовый телефон ночью? Знаешь ли ты устройство сотового телефона? Знаешь ли ты о вредном воздействии сотовых телефонов на организм человека?
Cлайд 28
Cлайд 29
Cлайд 30
Cлайд 31
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ SAR - САМЫЕ БЕЗОПАСНЫЕ Вам предоставляется возможность познакомиться с перечнем мобильных телефонов, имеющих наименьший уровень излучения SAR. Все данные приводятся для телефонов, работающих в стандарте GSM 900. В таблице приведены значения SAR, определенные для 10 г. ткани. Помните: чем меньше значение SAR, тем меньшее воздействие оказывает мобильный телефон на человека! Подробнее о SAR Модель SAR MagCom MagCom 0,04 Motorola StarTac 130 ? 0,07 Samsung SGH-F700v Qbowl 0,07 Motorola V100 0,09 Samsung SGH-Z560 0,10 Swisscom XPA v1615 0,10 Motorola MPx200 0,12 Philips 362 0,12 Telefoon Totaal BasicPhone 0,12 Mitac Mio A501 0,12 Samsung SGH-X830 0,12 LG S5200 0,12 Audiovox XV6600 0,12 LG KG320S 0,13 Sagem myMobileTV2 0,13 Motorola V101 0,14 SonyEricsson T292a 0,15 Nokia 8810 0,15 E-ten M500 0,16 Vodafone VPA IV 0,17 BlackBerry 7280 0,17 Samsung GT-I8000 Omnia II 0,17 T-Mobile MDA Pro 0,17 BlackBerry 6280 0,18 Samsung SGH-s105 0,18
Сотовая связь Содержание: Первый изобретательПервый беспроводной звонокПринципы действияВлияние СС на окружающую средуСотовый телефонПравила пользованияМеры предосторожностиПлюсы сотового телефонаМинусы сотового телефона Первый изобритатель Создатель мобильного телефона Мартин Купер (Martin Cooper), который был ведущим инженером в отделе Motorola, разрабатывавшем первый сотовый телефон, подверг критике современные мобильники. Первый беспроводной звонок Мартин Купер в апреле 1973 года сделал первый беспроводной звонок. Как он вспоминает, первый мобильник весил килограмм, а его аккумулятора хватало лишь на 20 минут разговора. Купер отметил, что это было очень кстати, так как рука все равно не выдерживала дольше двадцати минут. Принципы действия Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой Влияние СС на окружающую среду Вышки с оборудованием мобильной связи и сами сотовые телефоны не опаснее теле- и радиопередатчиков, по мнению британских экспертов. Часто местные жители возражают против строительства объектов инфраструктуры сотовой связи, однако отрицательное воздействие этих объектов не доказано. У телепередатчиков схожая мощность, но люди не имеют ничего против их строительства.Различные организации как государственные, так и международные разработали множество стандартов и требований для предотвращения какого бы то не было влияния электромагнитного поля на человека и, почти вся продаваемая техника, соответствует этим требованиям.Таким образом, можно заключить, что соблюдение санитарных и гигиенических норм при градостроительстве и следование необременительным рекомендациям по использованию бытовых приборов практически нивелирует влияние электромагнитных полей на человека. Хотя этот вопрос должен и будет исследоваться далее. Сотовый телефон Сотовый телефон – разновидность мобильной связи для осуществления контакта на территории зоны покрытия сотовой сети. Правила пользования По возможности уменьшайте мощность телефона.Говорить как можно тише.Говорить как можно короче.Не прижимать телефон плотно к уху.Не носить на шнурке или в кармане. Меры предосторожности При покупки телефона, приобретайте ту модель, у которой наименьший уровень излучения.Детям до 8 лет сотовый телефон давать не рекомендуется.Ночью сотовый желательно выключать, так как он действует на здоровый сон.Телефон использовать только при необходимости.Если есть возможность, то к телефону купите гарнитуру беспроводную. Плюсы сотового телефона Расширяет общение между людьми. Дает возможность родителям всегда знать, где находится ребенок. Гарантирует безопасность школьника: тревожные кнопки в МЧС, в милицию, к консультанту-психологу. Способствует получению новой информации через Интернет. Телефон оснащен калькулятором, будильником, часами, фонариком, фотокамерой, которые можно в нужное время использовать. Минусы сотового телефона Мелодии, звучащие на уроках, и посылаемые SMS отвлекает учеников от урока, и мешают учителям. Прослушивание музыки или беседа по телефону делает человека рассеянным: по статистике люди на улице, беседующие по телефону или слушающие музыку в несколько раз чаще остальных пешеходов попадают под машину. Чаще случаются аварии, если еще и водитель во время движения разговаривал по телефону. Провоцирует кражи. Не каждый родитель может приобрести своему ребенку супермодный телефон. Поэтому телефон может стать объектом зависти, может спровоцировать подростков на преступление. Случаи кражи телефонов были в нашей школе. Хочу вам напомнить, что за утерю телефона школа ответственности не несет. На частые разговоры и SMS-переписки нужны дополнительные финансовые затраты (порой и не малые!). Вредное воздействие на здоровье человека. Сотовые телефоны в наши дни – прогресс налицо Сотовая связь лет десять назад являлась признаком богатства, а сейчас – это необходимость для многих. Нынче сотовые телефоны фактически у каждого, тяжело отыскать кого-либо, не обладающего им. Огромный прыжок произошел в развитии сотовой связи - простым разговором услуги не заканчиваются. Подготовила Костенкова Татьянаученица 9 классаМКОУ Краснянской СОШ
Принципы сотовой связи(использование света, сигналов и звука) Начало истории беспроводных коммуникаций
- Много раз в истории использовали для связи гелиографы, флаги (семафор),... - Китай, династия Хань (206г. до н.э. – 24г. н.э.) использование сигнальных башен; - 150г. до н.э. дымовые сигналы для связи (Полибий, Греция) - 1793, оптический телеграф, французкий инженер К. Шапп
- Начало связи с электромагнитными волнами:
Джеймс Максвелл (1831-79): теория электромагнитных полей, волновые уравнения (1864)
1876 телефон Александра Белла
Г. Герц (1857-94) продемонстрировал волновой тип электрической передачи через пространство (1888)
7 мая 1895 г. петербургский физик Александр Попов сделал в Физико-химическом обществе доклад с демонстрацией созданного им радиоприбора для фиксации атмосферных колебаний.
2 июня 1896 г. Гульельмо МАРКОНИ запатентовал радио как свое изобретение (научные публикации Попова на этот счет появились в том же месяце, но адресовались совершенно иной аудитории).
1896 году в Лондоне ему удалось передать сообщение на расстояние 10 километров.
1907 Коммерческие трансатлантические связи - огромные базовые станции (с высотой антенн 30 - 100m)
1915 речевая передача Нью-Йорк - San Франциско
В 1896 году он продемонстрировал свои опыты перед Физическим обществом Санкт-Петербурга, передав сигналы с помощью азбуки Морзе внутри здания университета.
Начало истории беспроводных коммуникаций Концепции:
- большая область для одного передатчика
- Большая “мобильность” за счет высокой энергоемкости
- Системы с низкими возможностями, склонные к интерференции
- Высокая стоимость
1911 - мобильный передатчик на дирижабле
1926 - поезд (Гамбург Берлин)
1927 - первое коммерческое автомобильное радио (только прием)
Первые мобильные системы связи начинались в 40-х годах в США и в 50-х годах в Европе.
Развитие телекоммуникаций в России
Развитие телекоммуникаций в России Классификация беспроводных сетей
Общего пользования
ведомственные
диспетчерские
Транкинговые
пейджинг
спутниковые
компьютерные
оптические
Развитие стандартов сотовых систем связи Развитие стандартов сотовых систем связи Сотовые сети связи
- 1G: аналоговые сети. Идея: покрытие пространства «сотами» (зонами действия одной базовой станции) и организация кластеров сот. Поддерживали только телефонию. Стандарты: NMT, AMPS.
- 2G: цифровые сети с коммутацией каналов. Используется метод доступа с временным разделением каналов. В основе также лежит сотовая структура. Поддерживают телефонию и передачу данных. Для организации более быстрого доступа может использоваться GPRS (2G+).Стандарты: GSM, D-AMPS, PDC.
- 3G: цифровые сети с коммутацией каналов/пакетов. Используется широкополосный метод доступа с кодовым разделением каналов, поддерживают передачу мультисервисного трафика. Стандарты: CDMA, WCDMA, cdma2000, i-mode и т.д.
- 4G: цифровые сети с коммутацией пакетов. Находятся в стадии разработки
Сотовые сети 3G
746-794 MHz, 1.7-1.85 GHz, 2.5-2.7 GHz
Сотовые GSM
- 800-900 MHz
Сотовые GSM
- 1.85-1.99 GHz
Беспроводные LAN (IEEE 802.11b/g)
- 2.4 GHz
Bluetooth
- 2.45 GHz
Беспроводные LAN (IEEE 802.11a)
- 5 GHz
Геометрическая структура сотовой системы Модель многократного использования частот
Типы ячеек
Macrocells(3 to 35 km)
Microcells(0,1 to 1 km)
Picocells(0,01 to 1km)
Nanocells(1m to 10m)
Общий вид сотовой системы
Network sub-system
Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения
Изначально, еще до появления сотовой связи, радиопередача осуществлялась напрямую, от одного устройства к другому. У такой системы были существенные недостатки:
- Устройства могли быть удалены друг от друга на расстояние нескольких сотен, и даже тысяч километров. Следовательно передатчики должны были обладать огромными мощностями, чтобы сигнал дошел до цели.
- Сигналы от различных передатчиков часто пересекались на одной частоте и мешали друг другу.
- На одном радиочастотном канале, без помех мог работать только один передатчик. Соответственно каналов не хватало.
Применение сотовой связи избавляет нас от этих проблем. Наша страна сплошь усыпана огромным количеством базовых станций – приемопередающих устройств, приподнятых над землей. При совершении звонка, мобильный телефон отправляет сигнал не на телефон собеседника, а на соседнюю базовую станцию. Базовая станция превращает радиосигнал в световой, и отправляет его по оптоволоконному кабелю на коммутатор. Коммутатор перенаправляет световой сигнал на базовую станцию расположенную возле собеседника:
Как правило, в досягаемости мобильного телефона находится сразу несколько базовых станций. Соединение происходит с той, которая расположена ближе. Учитывая маленькие расстояния между телефоном и станцией мощности их передатчиков – минимальны. Хочется заметить, что чем плотнее буду устанавливаться станции, тем более слабым радиоизлучения вокруг нас. И если прямо возле вас установили одну из таких станций – волноваться не стоит. Излучения от современных станций мобильной связи очень слабые, и быстро рассеваются, а вот излучения от вашего телефона, возможно, многократно уменьшиться. О вреде мобильных телефон .
Несмотря на огромную плотность базовых станций, они практически не пересекаются на одной частоте и не мешают друг другу. Как этого удается достичь показано на рисунке:
Каждая сота – это основная зона покрытия одной из станции мобильной связи. F1-F7 – обозначение радиочастотного канала. Расстояние межу соседними станциями, передающими на одной частоте D, значительно меньше их радиуса действия R . Именно от этих сот произошло название – сотовая связь.
